供配电工程之电力负荷及其计算（二）144

第2章电电力力负负荷荷及及其其计计算算供配配电电技技术术山东东农农业业大大学学电电气气工工程程系系第2章负负荷荷计计算算及及无无功功补补偿偿2.1负荷荷曲曲线线与与计计算算负负荷荷2.2用电电设设备备额额定定容容量量的的确确定定2.3负荷荷计计算算的的方方法法2.4功率率损损耗耗与与电电能能损损耗耗2.5工厂厂的的计计算算负负荷荷和和年年电电能能消消耗耗量量2.6建筑筑用用电电负负荷荷的的计计算算方方法法2.7功率率因因数数与与无功功功功率率补补偿偿2.8尖峰峰电电流流计计算算22.1负荷荷曲曲线线与与计计算算负负荷荷一、、负荷荷曲曲线线负荷荷曲曲线线（loadcurve）是指指用用于于表表达达电电力力负负荷荷随随时时间间变变化化情情况况的的函函数数曲曲线线。。在在直直角角坐坐标标系系中中，，纵纵坐坐标标表表示示负负荷荷（（有有功功功功率率或或无无功功功功率率））值值，，横横坐坐标标表表示示对对应应的的时时间间（（一一般般以以小小时时为为单单位位））。。31．负荷荷曲曲线线的的分分类类按负负荷荷的的功功率率性性质质分分：：可分分为为有有功功负负荷荷曲曲线线和和无无功功负负荷荷曲曲线线；；按按负负荷荷对对象象不不同同，，分分用用户户、、车车间间或或某某类类设设备备负负荷荷曲曲线线。。按所所表表示示的的负负荷荷变变动动的的时时间间分分：：可分分为为日日负负荷荷、、月月负负荷荷和和年年负负荷荷曲曲线线。。42日负负荷荷曲曲线线日负负荷荷曲曲线线表表示示负负荷荷在在一一昼昼夜夜间间（（0~24h）变化化情情况况。。如如图图2-1。日日负负荷荷曲曲线线可可用用测测量量的的方方法法绘绘制制。。绘绘制制的的方方法法是是：：（1）以以某某个个监监测测点点为为参参考考点点，，在在24h中各各个个时时刻刻记记录录有有功功功功率率表表的的读读数数，，逐逐点点绘绘制制而而成成折折线线形形状状，，称称折折线线形形负负荷荷曲曲线线，，见见图图2-1a。（2）通通过过接接在在供供电电线线路路上上的的电电度度表表，，每每隔隔一一定定的的时时间间间间隔隔（（一一般般为为半半小小时时））将将其其读读数数记记录录下下来来，，求求出出0.5h的平平均均功功率率，，再再依依次次将将这这些些点点画画在在坐坐标标上上，，把把这这些些点点连连成成阶阶梯梯状状的的是是阶阶梯梯形形负负荷荷曲曲线线，，图图2-1b所示示。。53年负负荷荷曲曲线线年负负荷荷曲曲线线反反映映负负荷荷全全年年（（8760h）变动动情情况况。。如图图2-2所示示。。年负负荷荷曲曲线线又又分分为为年年运运行行负负荷荷曲曲线线和和年年持持续续负负荷荷曲曲线线。。年年运运行行负负荷荷曲曲线线可可根根据据全全年年日日负负荷荷曲曲线线间间接接制制成成；；年年持持续续负负荷荷曲曲线线的的绘绘制制，，要要借借助助一一年年中中有有代代表表性性的的冬冬季季日日负负荷荷曲曲线线和和夏夏季季日日负负荷荷曲曲线线。。通通常常用用年年持持续续负负荷荷曲曲线线来来表表示示年年负负荷荷曲曲线线，，绘绘制制方方法法如如图图2-2所示示。。其中中夏夏季季和和冬冬季季在在全全年年中中占占的的天天数数视视地地理理位位置置和和气气温温情情况况而而定定。。一一般般在在北北方方，，近近似似认认为为冬冬季季200天，，夏夏季季165天；；在在南南方方，，近近似似认认为为冬冬季季165天，，夏夏季季200天。。图图2-2是南南方方某某用用户户的的年年负负荷荷曲曲线线，，图图中中P1在年年负负荷荷曲曲线线上上所所占占的的时时间间计计算算为为T1=200t1+165t2。6注意意：：日日负负荷荷曲曲线线是是按按时时间间的的先先后后绘绘制制，，而而年年负负荷荷曲曲线线是是按按负负荷荷的的大大小小和和累累计计时时间间绘绘制制。。分析析负负荷荷曲曲线线可可以以了了解解负负荷荷变变动动的的规规律律，，对对供供电电设设计计人人员员来来说说，，可可从从中中获获得得一一些些对对设设计计有有用用的的资资料料；；对对运运行行来来说说，，可可合合理理地地、、有有计计划划地地安安排排用用户户、、车车间间、、班班次次或或大大容容量量设设备备的的用用电电时时间间，，降降低低负负荷荷高高峰峰，，填填补补负负荷荷低低谷谷，，这这种种““削削峰峰填填谷谷””的的办办法法可可使使负负荷荷曲曲线线比比较较平平坦坦，，从从而而达达到到节节电电效效果果。。7892．年年最最大大负负荷荷和和年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时数数（1）年最最大大负负荷荷Pmax年最最大大负负荷荷Pmax就是是全全年年中中负负荷荷最最大大的的工工作作班班内内消消耗耗电电能能最最大大的的半半小小时时的的平平均均功功率率，，因因此此年年最最大大负负荷荷也也称称为为半半小小时时最最大大负负荷荷P30。（2）年最最大大负负荷荷利利用用小小时时数数Tmax年最最大大负负荷荷利利用用小小时时数数又又称称为为年年最最大大负负荷荷使使用用时时间间Tmax，它是是一一个个假假想想时时间间，，在在此此时时间间内内，，电电力力负负荷荷按按年年最最大大负负荷荷Pmax(或P30)持续续运运行行所所消消耗耗的的电电能能，，恰恰好好等等于于该该电电力力负负荷荷全全年年实实际际消消耗耗的的电电能能。。10下图图为为某某厂厂年年有有功功负负荷荷曲曲线线，，此此曲曲线线上上最最大大负负荷荷Pmax就是是年年最最大大负负荷荷，，Tmax为年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时数数。。11Tmax是反反映映工工厂厂负负荷荷是是否否均均匀匀的的一一个个重重要要参参数数。。该该值值越越大大，，则则负负荷荷越越平平稳稳。。如如果果年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时为为8760h，说明明负负荷荷常常年年不不变变（（实实际际不不太太可可能能））。。Tmax与用用户户的的性性质质和和生生产产班班制制有有关关，，例例如如一一班班制制工工厂厂，，Tmax约为1800～3000h，两班制工厂，，Tmax约为3500～4800h,三班制工厂，，Tmax约为5000～7000h，居民用户Tmax约为1200～2800h。12表2-2某些企业的年年最大负荷利利用小时数电器工厂42806420工厂类别年最大负荷利用小时数（h）有功负荷无功负荷重型机械制造厂37704840机床厂43454750工具厂41404960滚珠轴承厂53006130起动运输设备厂33003880汽车拖拉机厂49605240农业机械制造厂53304220仪器制造厂30803180汽车修理厂43703200车辆修理厂35603660金属加工厂43555880133.平均负荷Pav平均负荷Pav，就是电力负荷荷在一定时间间t内平均消耗的的功率，也就就是电力负荷荷在该时间内内消耗的电能能W除以时间t的值，即Pav=W/t年平均负荷为为Pav=Wa/87601415负荷系数在最大工作班班内，平均负负荷与最大负负荷之比。一般工厂年负负荷系数年平平均值为：α=0.7~0.75β=0.76~0.8216负荷系数又称称负荷率或负负荷填充系数数，他表征负负荷曲线不平平坦的程度，，负荷系数越越接近1，负荷越平坦坦。所以用户应尽尽量提高负荷荷系数，从而而充分发挥供供电设备的供供电能力、提提高供电效率率。有时也用用α表示有功负荷荷系数，用β表示无功负荷荷系数。一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82他表征该设备备或设备组的的容量是否被被充分利用。。对于单个用电电设备或用电电设备组，负负荷系数是指指设备的输出出功率P和设备额定容容量PN之比值，即17二、计算负荷（30lculatedload）计算负荷是供供电设计计算算的基本依据据，它是选择择供电系统中中各元件的依依据，故非常常重要。计算负荷的定定义：通过负荷的统统计计算求出出的，用来按按发热条件选选择导体和电电器设备的一一个假想负荷荷。以这个不不变的“假想想负荷”持续续运行所产生生的热效应与与实际运行的的变动的负荷荷所产生的最最大热效应相相等18计算负荷的数数值与半小时时最大负荷P30基本相等，通常将以半小时平均负负荷为依据所绘制制的负荷曲线线上的“最大大负荷”称为为计算负荷，，所以用P30来表示有功计计算负荷（KW），无功计算负荷荷表示为Q30（Kvar），视在计算负荷荷表示为S30（KVA），计算电流表示示为I30（A）。也有用Pc(Qc、Sc、Ic)表示的。计算负荷的物物理意义：设设有一电阻为为R的导体，在一一定时间内通通过一变动负负荷，其最高高温升达到τ值，如果这根根导体在相同同的时间内通通过另一不变变负荷其最高高温升也达到到τ值，则这个不不变负荷就是是该变动负荷荷的计算负荷荷，即计算负负荷和实际负负荷最高温升升是等值的。。19规定取“半小小时平均负荷荷”的原因：一般中小截面面导体的发热热时间常数τ为10min以上，根据经经验表明，中中小截面导线线达到稳定温温升所需时间间约为3τ=3×10＝30（min），如果导线负载载为短暂尖峰峰负荷，显然然不可能使导导线温升达到到最高值，只只有持续时间间在30min以上的负荷时时，才有可能能构成导线的最高温温升。较大截面的导导体发热时间间常数往往大大于10min，30min还不能达到稳稳定温升。2021三、负荷计算的意意义和目的负荷计算主要要是确定计算算负荷，如前前所述，若根根据计算负荷荷选择导体及及电器，则在在实际运行中中导体及电器器的最高温升升不会超过允允许值。计算负荷是设设计时作为选选择工厂供配配电系统供电电线路的导线线截面、变压压器容量、开开关电器及互互感器等的额额定参数的依依据。22正确确定计算算负荷意义重重大，是供电电设计的前提提，也是实现现供电系统安安全、经济运运行的必要手手段。计算负荷是供供电设计计算算的基本依据据。计算负荷荷的确定是否否合理，将直直接影响到电电器设备和导导线电缆的选选择是否经济济合理。计算算负荷不能定定得太大，否否则选择的电电器设备和导导线电缆将会会过大而造成成投资和有色色金属的浪费费；计算负荷荷也不能定得得过小，否则则选择的电器器设备和导线线电缆将会长长期处于过负负荷下运行，，增加电能损损耗，产生过过热，导致绝绝缘过早老化化甚至烧毁。。返回目录232.2用电设备额定定容量的确定定一、用电设备的工工作方式用电设备按其其工作方式可可分为三种：：（1）连续运行工作作制（长期工作制制）（2）短时运行工作作制（短暂工作制制）（3）断续运行工作作制（重复短暂工工作制）24连续运行工作作制（长期工工作制）在规定的环境境温度下连续续运行，设备备任何部分温温升均不超过过最高允许值值，负荷比较较稳定。如通通风机水泵、、空气压缩机机、皮带输送送机、破碎机机、球磨机、、搅拌机、电电机车等机械械的拖动电动动机，以及电电炉、电解设设备、照明灯灯具等，均属属连续运行工工作制的用电电设备。25短时运行工作作制（短暂工工作制）用电设备的运运行时间短而而停歇时间长长，在工作时时间内，用电电设备的温升升尚未达到该该负荷下的稳稳定值即停歇歇冷却，在停停歇时间内其其温度又降低低为周围介质质的温度，这这是短暂工作作的特点。如如机床上的某某些辅助电动动机（如横梁梁升降、刀架架快速移动装装置的拖动电电动机）及水水闸用电动机机等设备。这这类设备的数数量不多。26断续运行工作作制（重复短短暂工作制））用电设备以断断续方式反复复进行工作，，其工作时间间（t）与停歇时间（（t0）相互交替。工工作时间内设设备温度升高高，停歇时间间温度又下降降，若干周期期后，达到一一个稳定的波波动状态。如如电焊机和吊吊车电动机等等。断续周期期工作制的设设备，通常用用暂载率ε表征其工作特特征，取一个个工作周期内内的工作时间间与工作周期期的百分比值值，即为ε，即：式中t，t0——工作时间与停停歇时间，两两者之和为工工作周期T。27二、用电设备额定定容量的计算算在每台用电设设备的铭牌上上都有“额定定功率”PN，但由于各用电电设备的额定定工作方式不不同，不能简简单地将铭牌牌上规定的额额定功率直接接相加，必须须先将其换算为同一工工作制下的额额定功率，然后才能相相加。经过换算至统统一规定的工工作制下的““额定功率””称为“设备备额定容量””，用Pe表示。28（1）长期工作制制和短时工作作制的设备容容量Pe=PN（2）重复短暂工作作制的设备容容量①吊车机组用电电动机（包括括电葫芦、起起重机、行车车等）的设设备容量统一一换算到ε=25%时的额定功率率（kW），若其εN不等于25%时应进行换算算，公式为:29（3）电炉变压器器的设备容量量电炉变压器的的设备容量是是指在额定功功率因数下的的额定功率（（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ②电焊机及电电焊变压器器的设备容容量统一换换算到ε＝100%时的额定功功率（kW）。若其铭牌暂暂载率εN不等于100%时，应进行行换算，公公式为:30（4）照明设备备的设备容容量①白炽灯、碘碘钨灯设备备容量就等等于灯泡上上标注的额额定功率（（kW）:Pe=PN②荧光灯还要要考虑镇流流器中的功功率损失（（约为灯管管功率的20%），其设备备容量应为为灯管额定定功率的1.2倍:Pe=1.2PN③高压水银荧荧光灯亦要要考虑镇流流器中的功功率损失（（约为灯泡泡功率的10%），其设备备容量应为为灯泡额定定功率的1.1倍（kW）:Pe=1.1PN④金属卤化物物灯：采用用镇流器时时亦要考虑虑镇流器中中的功率损损失（约为为灯泡功率率的10%），故其设设备容量应应为灯泡额额定功率的的1.1倍（kW）:Pe=1.1PN31（5）不对称单单相负荷的的设备容量量当有多台单单相用电设设备时，应应将它们均均匀地分接接到三相上上，力求减减少三相负负载不对称称情况。设设计规程规规定，在计计算范围内内，单相用用电设备的的总容量如如不超过三三相用电设设备总容量量的15%时，可按三三相对称分分配考虑，，如单相用用电设备不不对称容量量大于三相相用电设备备总容量的的15%时，则设备备容量Pe应按三倍最最大相负荷荷的原则进进行换算。。32设备接于相相电压或线线电压时，，设备容量量Pe的计算如下下：单相设备接接于相电压压时Pe＝3Pe·m式中Pe——等效三相设设备容量；；Pe·m——最大负荷所所接的单相相设备容量量。单相设备接接于线电压压时式中Pe·l——接于同一线线电压的单单相设备容容量。返回目录332.3负荷计算的的方法★在供配电工工程设计中中常用的负负荷计算方方法有：负负荷密度法法、单位指指标法、需需要系数法法、二项式式系数法等等。一、计算负负荷的估算算1、负荷密度度法(kW)P0—单位面积的的功率（负负荷密度）），W/m2S—建筑面积，，m2P0的选取应综综合考虑车车间、建筑筑物的性质质、负荷的的性质（空空调的形式式、照明灯灯具的选择择）等多方方面的因素素。如教学学楼的P0=11~1534一、计算负荷的的估算2、单位指标法法(kW)Pe—单位用电指指标，W/户、W/人，W/床N—单位数量，，如户数、、人数、床床数如上海地区区普通住宅宅的单位指指标为4~6kW/户353.单位产品耗耗电量法若已知某车车间或企业业的年产量量m和每一产品品的单位耗耗电量a（见表2-1），则企业业全年电能能Wa为：Wa=a·m估算法实为为指标法，，在做设计计任务书或或初步设计计阶段，尤尤其当需要要进行方案案比较时，，按估算法法计算比较较方便。36表2-1各种产品的的单位耗电电量工作母机T1000产品名称单位单位产品耗电量（kW·h）电动机kW14铸铁件T300变压器kVA2.5拖拉机台5000～8000汽车辆1500～2500轴承套1～4并联电容器kvar3电表只7电动机kW14量具、刃具T6300～8500重型机床T160037需要系数需要系数考考虑了以下下的主要因因素：式中K——同时使用系系数，为在在最大负荷荷工作班某某组工作着着的用电设设备容量与与接于线路路中全部用用电设备总总额定容量量之比；KL——负荷系数，，用电设备备不一定满满负荷运行行，此系数数表示工作作着的用电电设备实际际所需功率率与其额定定容量之比比；ηwl——线路供电效效率；η——用电设备组组在实际运运行功率时时的平均效效率。二、计算负负荷的确定定方法----需要系数法法38实际上，上上述系数对对于成组用用电设备是是很难确定定的，而且且对一个生生产企业或或车间来说说，生产性性质,工艺特点，，加工条件件，技术管管理和劳动动组织以及及工人操作作水平等因因素，都对对Kd有影响。所所以Kd只能靠测量量统计确定定,见附录表3~5。上述各种种因素可供供设计人员员在变动的的系数范围围内选用时时参考。391．单台用电电设备的计计算负荷Q30·1=P30·1tan（2）无功计算负负荷：（1）有功计算负负荷：考虑到单台台用电设备备总会有满满载运行的的时候，其其计算负荷荷P30·1为计算目的：：用于选择择分支线导导线及其上上的开关设设备。式中：Pe—换算到统一一暂载率下下电动机的额额定容量；；η—用电设备在在额定负载载下的效率。。式中—用电设备功功率因数角角。402.用电设备组组的计算负负荷（1）有功功计计算算负负荷荷：Kd—用电电设设备备组组的的需需要要系系数数，见见附附录录表表3；Pe—用电电设设备备组组的的设设备备额额定定容容量量之之和和，，但但不不包包括括备备用用设设备备容容量量。。（2）无功功计计算算负负荷荷：tan值见见附附录录表表3。（3）视在在计计算算负负荷荷：（4）计算算电电流流：P30=KdPeQ30=P30tan计算算目目的的：：用于于选选择择各各组组配配电电干干线线及及其其上上的的开开关关设设备备。41当Kd值有有一一定定变变动动范范围围时时，，取取值值要要作作具具体体分分析析。。如如台台数数多多时时，，一一般般取取用用较较小小值值，，台台数数少少时时取取用用较较大大值值；；设设备备使使用用率率高高时时，，取取用用较较大大值值，，使使用用率率低低时时取取用用较较小小值值。。当当一一条条线线路路内内的的用用电电设设备备的的台台数数较较小小（（n<3台））时时，，一一般般是是将将用用电电设设备备额额定定容容量量的的总总和和作作为为计计算算负负荷荷，，或或者者采采用用较较大大的的Kd值(0.85~1)。422、多多组组用用电电设设备备组组计计算算负负荷荷的的确确定定P30=K∑p∑P30Q30=K∑q∑Q30K∑－－－同时时系系数数对于于车车间间干干线线：：K∑P=0.85~0.95K∑Q=0.90~0.97对于于低低压压母母线线：K∑P=0.90~0.95K∑Q=0.93~0.974344例2-1一机机修修车车间间的的380V线路路上上，，接接有有金金属属切切削削机机床床电电动动机机20台共共50kW；另接接通通风风机机3台共共5kW；电葫葫芦芦4个共共6kW（FCN=40%）试求求计计算算负负荷荷。。解：：冷加加工工电电动动机机组组：：查查附附录录表表3可得得Kd=0.16~0.2（取取0.2），，cos=0.5，tan=1.73，因此此P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Q30(1)=P30(1)tan=10××1.73=17.3(kvar)S30(1)=P30(1)/cos=10/0.5=20(kVA)通风风机机组组：：查查附附录录表表3可得得Kd=0.7~0.8（取取0.8），，cos=0.8，tan=0.75，因此此P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW)Q30(2)=P30(2)tan=4××0.75=3(kvar)S30(2)=P30(2)/cos=4/0.8=5(kVA)45电葫葫芦芦：：由由于于是是单单台台设设备备，，可可取取Kd=1，查附附录录表表3可得得cos=0.5，tan=1.73，因此此P30(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Q30(3)=P30(3)tan=3.79××1.73=6.56(kvar)S30(3)=P30(3)/cos=3.79/0.5=7.58(kVA)取同时系数Ｋ∑为0.9，因此总计算负荷为 P30(∑)＝Ｋ∑ΣP30=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Q30(∑)＝Ｋ∑ΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)46为了了使使人人一一目目了了然然，，便便于于审审核核，，实实际际工工程程设设计计中中常常采采用用计计算算表表格格形形式式，，如如下下表表所所示示。。28.9924.1716.01——取Ｋ∑=0.9—26.8617.79————24负荷总计7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1电葫芦35340.750.80.853通风机组22017.3101.730.50.25020机床组1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)计算负荷tancosKd设备容量（kW）台数用电设备组名称序号返回回目目录录474849三、、计计算算负负荷荷的的确确定定方方法法----二项项式式系系数数法法1.用电电设设备备组组的的计计算算负负荷荷（1）有功计算算负荷------基本公式式：P30=bPe+cPx式中，bPe为二项式式的第一一项，表表示设备备组的平平均负荷荷，其中中Pe是用电设备备组的设设备总容容量（同同样不包包括备用用设备容容量）;cPx为二项式式的第二二项，表表示设备备组中x台容量最最大的设设备投入入运行时时增加的的附加负负荷，其其中Px是x台最大容容量的设备总总容量;b,c为二项式式系数,见附录表表。50（2）无功计算算负荷：tan值见附录录表。（3）视在计算算负荷：（4）计算电流流：Q30=P30tan注意事项项：按二项式系系数法确确定计算算负荷时时，若设设备总台台数n少于附录录表中规规定的最最大容量量设备台台数x的2倍（n<2x），需修正x，建议取x=n/2（四舍五入入取整））。512、多组用用电设备备组计算算负荷的的确定tanφmax为最大的的附加负负荷(cPx)max的设备组的的平均功率因数数角φ的正切值值525354四、单相相负荷计计算工厂里除除了三相相设备外外，还有有电焊机机、电灯灯等单相相设备。。如果单相相设备的的总容量量不超过过三相设设备总容容量的15%，则单相相设备可可与三相相设备综综合按三三相负荷荷平衡来来计算，，如果单单相设备备总容量量超过三三相设备备总容量量的15%，则应将将单相设设备换算算为等效效的三相相设备容容量，再再与三相相设备容容量相加加。单相用电电设备仅仅接于相相电压等效三相相负荷取取最大大相负荷荷的三倍倍Peq=3Pm基本原则则：单相相用电设设备应尽尽可能均均衡分配配在三相相线路上上。552.4供配电系系统的功率损耗耗与电能能损耗电流流过过电力线线路和变变压器时时，势必必要引起起功率和和电能损损耗。在在进行用用户或全全厂负荷荷计算时时，应计计入这部部分损耗耗。一、供供电线路路的功率率损耗线路具有有电阻和和电抗，，所以其其功率损损耗包括括有功和和无功两两部分。在实际工工作中，，常根据据计算负负荷来求求线路的的功率损损耗，即即最大功功率损耗耗，故三三相线路路的有功功功率损损耗△PWL和无功功功率损耗耗△QWL可分别按按下式计计算：56式中，I30----线路的计计算电流流（A）；RWL-----线路每相相的电阻阻（Ω），RWL=R0L，R0为线路单单位长度度的电阻阻（Ω/km），l-----线路的计计算长度度（km）。式中，I30----线路的计计算电流流（A）；XWL-----线路每相相的电抗抗（Ω），XWL=X0L，X0为线路单单位长度度的电抗抗（Ω/km）。一般对架架空线路路，其值值为0.4Ω/km左右，对对电缆线线路，其其值为0.08Ω/km左右，L为线路的的计算长长度（km）。57二、变变压器器的功率率损耗变压器同同样具有有电阻和和电抗，，所以其其功率损损耗也包包括有功功功率损损耗△PT和无功功功率损耗耗△QT两部分。。(1)有功功率率损耗变压器的的有功功功率损耗耗又由两两部分组组成：①铁损△PFe铁损是变变压器主主磁通在在铁芯中中产生的的有功损损耗。变变压器空空载时的的损耗为为空载损损耗，由由铁损和和一次绕绕组中的的有功损损耗产生生，因空空载电流流I0很小，在在一次绕绕组中产产生的有有功功率率损耗也也很小，，可忽略略不计，，故空载载损耗△P0可认为就就是铁损损，所以以铁损又又称为空空载损耗耗。变压器主主磁通只只与外加加电压有有关，当当外加电电压和频频率恒定定时，铁铁损与负负荷无关关，是定定值。58②铜损△PCu铜损是变变压器负负荷电流流在一次次、二次次绕组的的电阻中中产生的的有功损损耗，其其值与负负荷电流流（或功功率）的的平方成成正比。。变压器器负载试试验（旧旧称短路路试验））时，一一次侧施施加的电电压Uk很小，铁铁心中的的主磁通通很小，，在铁芯芯中产生生的有功功功率损损耗可略略去不计计，故变变压器的的负载损损耗△Pk可认为就就是额定定电流下下的铜损损△PCu。因此变压压器的有有功功率率损耗为为式中S30——变压器低低压侧的的计算负负荷，kVA；SNT——变压器额额定容量量，kVA；△P0——变压器空空载有功功损耗，，kW；△Pk——变压器有有功短路路损耗，，kW。59变压器的的无功功功率损耗耗也由两两部分组组成：(2)无功功率率损耗①△Q0，是变压器器空载时时，由产产生主磁磁通的励励磁电流流所造成成的。和和绕组电电压有关关，与负负荷无关关。其值值与励磁磁电流（（或近似似与空载载电流））成正比比，即式中，I0%为变压器器空载电电流占额额定电流流的百分分值。60②△QN，是变压器器负荷电电流在一一次、二二次绕组组电抗上上所产生生的无功功功率损损耗，其其值也与与电流的的平方成成正比。。因变压压器绕组组的电抗抗远大于于电阻，，故可认认为其在在额定电电流时的的值与短短路电压压（即阻阻抗电压压）成正正比，即即式中，Uk%为变压器的的短路电压压百分值。。因此，变压压器的无功功功率损耗耗为：61以上各式中中，△P0、△Pk、I0%和Uk%均可由变压压器产品目目录和附录录表中查得得。在负荷计算算中，变压压器功率损损耗也可按按近似方法法计算经验公式：：62式中△PWL——按计算负荷荷求得的线线路最大功功率损耗；；τ——年最大负荷荷损耗时间间（小时数数）。三、供供电系统统的电能损损耗1．供电线路路年电能损损耗的计算算63τ的含义是：：当线线路路或或变变压压器器中中以以最最大大计计算算电电流流I30流过过τ小时时后后所所产产生生的的电电能能损损耗耗，，恰恰与与全全年年流流过过实实际际变变化化的的电电流流时时所所产产生生的的电电能能损损耗耗相相等等。。称为为年年最最大大负负荷荷损损耗耗时时间间。可可见见，，τ是一一个个假假想想时时间间，，他他与与年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时Tmax和负负荷荷功功率率因因数数有有一一定定关关系系。。如如图图2-5所示示即即为为不不同同功功率率因因数数下下的的τ与Tmax的关关系系。。64图2-5τ-Tmax关系系曲曲线线652.变压压器器年年电电能能损损耗耗的的计计算算包括括两两部部分分：：变压压器器空空载载不不变变的的功功率率损损耗耗(铁损损)所引引起起的的年年电电能能损损耗耗与与接接电电时时间间Ton（近似似取取8760h）有关关，，即即：：△WaT1=△△P0Ton随负负荷荷而而变变化化的的有有载载功功率率损损耗耗(铜损损)所引引起起的的年年电电能能损损耗耗为为：：66变压压器器总总的的年年电电能能损损耗耗为为：变压压器器负负荷荷率率672.5工厂厂的的计计算算负负荷荷和和年年电电能能消消耗耗量量一、、工工厂厂计计算算负负荷荷的的确确定定确定定用用户户的的计计算算负负荷荷是是选选择择电电源源进进线线和和一一、、二二次次设设备备的的基基本本依依据据，，是是供供配配电电系系统统设设计计的的重重要要组组成成部部分分，，也也是是与与电电力力部部门门签签订订用用电电协协议议的的基基本本依依据据。。确定定等等效效三三相相设设备备容容量量用用户户计计算算负负荷荷的的方方法法很很多多，，可可根根据据不不同同的的情情况况和和要要求求采采用用不不同同的的方方法法。。在在制制定定计计划划、、初初步步设设计计特特别别是是方方案案估估算算时时可可用用较较粗粗略略的的方方法法，，如如估估算算法法。。在在供供电电设设计计中中进进行行设设备备选选择择时时则则应应进进行行较较详详细细的的负负荷荷计计算算，，如如逐逐级级计计算算法法。。(一)逐级级计计算算法法：：从用用电电设设备备开开始始，，朝朝电电源源方方向向逐逐级级计计算算，，最最后后求求出出用用户户总总的的计计算算负负荷荷的的方方法法称称为为逐逐级级计计算算法法。。68(1)、首首先先按按负负荷荷的的性性质质划划分分用用电电设设备备组组；；(2)、根根据据各各组组负负荷荷的的需需要要系系数数计计算算单单组组用用电电设设备备的的计计算算负负荷荷；；(3)、考考虑虑分分支支线线路路的的导导线线损损耗耗，，计计算算出出线线路路始始端端计计算算负负荷荷；；（往往往往分分支支线线路路的的长长度度比比较较短短，，所所以以这这一一步步可可忽忽略略））(4)、考考虑虑同同时时系系数数，，计计算算多多组组用用电电设设备备的的计计算算负负荷荷；；(5)、考考虑虑配配电电干干线线的的导导线线损损耗耗，，计计算算出出干干线线始始端端的的计计算算负负荷荷；；(6)、考考虑虑同同时时系系数数，，计计算算低低压压母母线线上上的的计计算算负负荷荷；；(7)、考考虑虑变变压压器器的的损损耗耗，，计计算算出出变变压压器器高高压压侧侧的的计计算算负负荷荷；；(8)、考考虑虑变变压压器器高高压压侧侧输输电电线线路路的的损损耗耗，，计计算算出出变变配配电电系系统统总总的的计计算算负负荷荷。。在各各级级负负荷荷计计算算中中，，可可用用需需要要系系数数法法或或二二项项式式法法来来计计算算，，常常用用的的是是需需要要系系数数法法。。计算算步步骤骤：69701．单单台台用用电电设设备备的的计计算算负负荷荷（1）有功功计计算算负负荷荷：考虑虑到到单单台台用用电电设设备备总总会会有有满满载载运运行行的的时时候候，，其其计计算算负负荷荷P30··1为：：式中中：：Pe—换算算到到统统一一暂暂载载率率下下电动动机机的的额额定定容容量量；；η——用电电设设备备在在额额定定负负载载下的的效效率率。。（2）无功功计计算算负负荷荷：Q30··1=P30··1tan式中中—用电电设设备备功功率率因因数数角角。。计算算目目的的：：用用于于选选择择分分支支线线导导线线及及其其上上的的开开关关设设备备。。71P30.2=KdPeQ30.2=P30.2tan计算算目目的的：：用于选择各组组配电干线及及其上的开关关设备。2.用电设备组的的计算负荷723、确定车间配电电干线或车间间变电所低压压母线上的计计算负荷K∑－－同时系数对于车间干线线：K∑P=0.85~0.95K∑Q=0.90~0.97对于低压母线线：K∑P=0.90~0.95K∑Q=0.93~0.97P30·3＝Ｋ∑PΣP30·2Q30·3＝Ｋ∑QΣQ30·2计算目的：用用于选择车间间配电干线及及其上的开关关设备，或者者用于低压母母线的选择及及车间变电所所电力变压器器容量的选择择。73P30·４、Q30·４、S30·４－车间变电所中中变压器高压压侧的有功、、无功及视在在计算负荷；ΔPT、ΔQT－变压器的有功功损耗与无功功损耗（kW、kvar）。计算目的：用用于选择车间间变电所高压压配电线及其其上的开关设设备在计算负荷时时，车间变压压器尚未选出出，无法根据据变压器的有有功损耗与无无功损耗的理理论公式进行行计算，因此此一般按下列列经验公式估估算：4.确定车间变电电所变压器高高压侧的计算算负荷P30·4＝P30·3+ΔPTQ30·4＝Q30·3+ΔQTΔPT≈0.015S30·3（kW）ΔQT≈0.06S30·3（kvar）745.确定全车间变变电所中高压压母线上的计计算负荷P30·5＝ΣP30·4Q30·5＝ΣQ30·4计算目的：用用于车间变电电所高压母线线的选择。756.确定总降压变变电所出线上上的计算负荷荷P30·6=P30·5+ΔPWL≈P30·5Q30·6=Q30·5+ΔQWL≈Q30·5S30·6≈S30·5ΔPWL、ΔQWL—高压线路功率率损耗，由于于一般工厂范范围不大，线线路功率损耗耗小，故可忽忽略不计。计算目的：用用于选择总降降压变电所出出线及其上的的开关设备。。767.确定总降压变变电所低压侧侧母线的计算算负荷P30·7＝ＫΣΣP30·６Q30·7＝ＫΣΣQ30·６注意：如果在在总降压变电电所６~10kV二次母线侧采采用高压电容容器进行无功功功率补偿，，则在计算总总无功功率Q30·7时，应减去补补偿设备的容容量Qc7，即Q30·7＝ＫΣΣQ30·６-Qc7计算目的：用用于选择总降降压变电所低低压母线以及及选择总降压压变电所主变变压器容量。。778．确定全厂总总计算负荷P30·8＝P30·7+ΔPTQ30·8＝Q30·7+ΔQT计算目的：全全厂总计算负负荷的数值可可作为向供电电部门申请全全厂用电的依依据，并作为为原始资料进进行高压供电电线路的电气气计算，选择择高压进线导导线及进线开开关设备。78二、企业年年电能需要量量（消耗量））企业年电能需需要量也就是是企业在一年年内所消耗的的电能，它是是企业供电设设计的重要指指标之一。可用工厂的年年产量和单位位产品耗电量量进行估算。。也可据工厂厂有功和无功功计算负荷计计算：Wp.a=αP30TaWq.a=βQ30Taα---年平均有功负负荷系数，取取0.7～0.75；β---年平均无功负负荷系数，取取0.76～0.82；Ta-----年实际工作小小时数，一班班制取2300h,两班制取4600h,三班制取6900h返回目录79α---年平均有功负负荷系数，取取0.7～0.75；β---年平均无功负负荷系数，取取0.76～0.82；Ta-----年实际工作小小时数，一班班制取2300h,两班制取4600h,三班制取6900h返回目录二、企业年年电能需要量量（消耗量））企业年电能需需要量也就是是企业在一年年内所消耗的的电能，它是是企业供电设设计的重要指指标之一。可用工厂的年年产量和单位位产品耗电量量进行估算。。也可据工厂厂有功和无功功计算负荷计计算：Wp.a=αP30TaWq.a=βQ30Ta802.6建筑用电负荷荷的计算方法法对于住宅，在在设计的各个个阶段均可采采用单位指标标法。一、计算方法法规范中规定：：方案设计设计计阶段可采用用单位指标法法；初步设计及施施工图设计阶阶段宜采用需需要系数法。。81二、负荷统计计按使用功能，，由使用单位位提供。其他工种提供供按规范进行计计算电气设计人员员自行搜集民用建筑主要要有照明、动动力及空调负负荷。例商业性性高层建筑的的用电负荷大大致分布：空调设备40~50%，电气照明30~35%，动力用电20~25%。对建筑物所采采用的单位指指标为每m2建筑面积容量量(VA／m2)828384858687888990三、住宅负荷荷的计算每套住宅用电电负荷，不再再按灯具、插插座等容量逐逐一计算，而而是按套型类类别进行确定定，根据我国国住宅发展，，每套住宅供供电容量标准准，一般可在在4一12kw范围选取。高级公寓的每每户建筑面积积在l00—200m2时用电标准可可为10一15kw。91返回目录922.7功率因数和无无功功率补偿偿用户中绝大多多数用电设备备，如感应电电动机、电力力变压器、电电焊机以及交交流接触器等等，他们都要要从电网吸收收大量无功电电流来产生交交变磁场。除除白炽灯、电电阻电热器等等设备负荷的的功率因数接接近于1外，其他如电电动机、变压压器、电抗器器等功率因数数均小于1。功率因数是衡衡量供配电系系统是否经济济运行的一个个重要指标。。功率因数cosφ是反映在有功功功率一定的的条件下，取取用无功功率率的多少。取取用的无功功功率越多，则则功率因数越越低。93一、功率率因数的计算算功率因数是随随着负荷和电电源电压的变变动而变动的的，因此该值值的计算也就就有多种方法法。（1）瞬时功率因因数瞬时功率因数数由功率因数数表或相位表表直接读出，，或由功率表表、电流表和和电压表的读读数按下式求求出：式中：P——功率表测出的的三相功率读读数（kW）；U——电压表测出的的线电压读数数（kV）；I——电流表测出的的相电流读数数（A）。瞬时功率因数数值代表某一一瞬间状态的的无功功率的的变化情况。。94（2）平均功率因因数平均功率因数数指某一规定定时间内，功功率因数的平平均值。其计计算公式为：：式中：Wp----某一段时间内内消耗的有功功电能（kW·h）；由有功电度表表读出。Wq----某一一段段时时间间内内消消耗耗的的无无功功电电能能（（kvar·h）；；由无无功功电电度度表表读读出出。。供电电部部门门根根据据月月平平均均功功率率因因数数调调整整用用户户的的电电费费电电价价，，即即实实行行高高奖奖低低罚罚的的奖奖惩惩制制度度。。上式式用用以以计计算算已已投投入入生生产产的的工工业业企企业业的的功功率率因因数数。。95对于于正正在在进进行行设设计计的的工工业业企企业业则则采采用用下下述述的的计计算算方方法法：：式中中：：P30----全企企业业的的有有功功功功率率计计算算负负荷荷，kW；Q30----全企企业业的的无无功功功功率率计计算算负负荷荷，，kvar；α----有功功负负荷荷系系数数，，一一般般为0.7~0.75；β----无功功负负荷荷系系数数，，一一般般为为0.76~0.82。96（3）最最大大负负荷荷时时的的功功率率因因数数最大大负负荷荷时时的的功功率率因因数数指指在在年年最最大大负负荷荷（（即即计计算算负负荷荷））时时的的功功率率因因数数。。根根据据功功率率因因数数的的定定义义可可以以分分别别写写出出：：式中中：：P30———全企企业业的的有有功功功功率率计计算算负负荷荷，，kW；Q30———全企企业业的的无无功功功功率率计计算算负负荷荷，，kvar；S30———全企企业业的的视视在在计计算算负负荷荷，，kVA。97综上上可可知知,电力力系系统统功功率率因因数数的的高高低低是是十十分分重重要要的的问问题题，，因因此此，，必必须须设设法法提提高高电电力力网网中中各各种种有有关关部部分分的的功功率率因因数数。。目目前前供供电电部部门门实实行行按按功功率率因因数数征征收收电电费费，，因因此此功功率率因因数数的的高高低低也也是是供供电电系系统统的的一一项项重重要要的的经经济济指指标标。二、、功功率率因因数数对对供供电电系系统统的的影影响响（1）系系统统中中输输送送的的总总电电流流增增加加，，使使得得供供电电系系统统中中的的电电气气元元件件，，容容量量增增大大，，从从而而使使工工厂厂内内部部的的启启动动控控制制设设备备、、测测量量仪仪表表等等规规格格尺尺寸寸增增大大，，因因而而增增大大了了初初投投资资费费用用。。（2）增增加加电电力力网网中中输输电电线线路路上上的的有有功功功功率率损损耗耗和和电电能能损损耗耗。。（3）线线路路的的电电压压损损耗耗增增大大。。影影响响负负荷荷端端的的异异步步电电动动机机及及其其它它用用电电设设备备的的正正常常运运行行。。（4）使使电电力力系系统统内内的的电电气气设设备备容容量量不不能能充充分分利利用用。98正是是由由于于功功率率因因数数在在供供配配电电系系统统中中影影响响很很大大，，所所以以要要求求电电力力用用户户功功率率因因数数达达到到一一定定的的值值，，不不能能太太低低，，太太低低就就必必须须进进行行补补偿偿。。国家家标标准准GB/T3485-1998《《评价价企企业业合合理理用用电电技技术术导导则则》中规规定定：：“在企企业业最最大大负负荷荷时时的的功功率率因因数数应应不不低低于于0.9，凡凡功功率率因因数数未未达达到到上上述述规规定定的的，，应应在在负负荷荷侧侧合合理理装装置置集集中中与与就就地地无无功功补补偿偿设设备备”。供电部门门规定，，凡功率率因数低低于规定定值时，，将予以以罚款，，相反，，功率因因数高于于规定值值时，将将得到奖奖励，即即采用“高惩低罚罚”的原则。。99三、功功率因因数的改改善（一）提提高自然然功率因因数自然功率率因数是是指未装装设任何何补偿装装置的实实际功率率因数。。提高自自然功率率因数，，就是不不添置任任何补偿偿设备，，采用科科学措施施减少用用电设备备的无功功功率的的需要量量，使供供配电系系统总功功率因数数提高。。最理想最最经济改改善功率率因数的的方法。。100③电力力变压器器不宜轻轻载运行行；④合理理安排和和调整工工艺流程程，改善善电气设设备的运运行状况况，限制制电焊机机、机床床电动机机等设备备的空载载运转；；⑤使用用无电压压运行的的电磁开开关（交交流接触触器）。。①正确确选用感感应电动动机的型型号和容容量，使使其接近近满载运运行；②更换换轻负荷荷感应电电动机或或者改变变轻负荷荷电动机机的接线线；提高自然然功率因因数的方方法，即即采用降降低各用用电设备备所需的的无功功功率以改改善其功功率因数数的措施施，主要要有：101并联电容容器补偿偿同步电动动机补偿偿动态无功功功率补补偿人工补偿偿无功功功率的方方法主要要有以下下三种：：（二）人人工补补偿无功功功率当采用提提高用电电设备自